基础工程第二一五

第四章桩基础

第一节概述

第二节桩的类型及施工工艺

第三节竖向荷载下的桩基础第四节水平荷载下的桩基础第五节桩基础设计8/29/20231第四章桩基础第一节概述如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采取地基处理措施时，就要考虑深基础方案了。深基础主要有桩基础、沉井和地下连续墙等几种类型，其中以桩基础应用最为广泛。

桩基础是最古老的基础型式之一。智利古文化遗址中发现的桩距今约有12000年。河姆渡遗址表明，在7000年前，我国已有采用木桩支承房屋的历史。在漫长的历史过程中，桩基有了很大的发展变化，特别是近代以来，桩基从型式到工艺和规模都有了飞跃发展。显现出强大的生命力和广阔的发展前景。8/29/20232桩基础按承台位置可以分为高桩承台基础和低桩承台基础。低桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以下；高桩承台的承台底面位于地面(或冲刷线)以上，其结构特点是基桩部分桩身沉入土中，部分桩身外露在地面以上而成为桩的自由长度。桩基础是通过承台把若干根桩的顶部联结成整体，共同承受动、静荷载的一种深基础，而桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的压缩性土层或水中，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上，通常将桩基础中的桩称之为基桩。8/29/202338/29/20234高桩承台由于承台位置较高或设在施工水位以上，可减少墩台的圬工数量，避免或减少水下作业，施工较为方便，且更经济。然而，高桩承台基础刚度较小，在水平力作用下，由于承台及基桩露出地面的一段自由长度周围无土来共同承受水平外力，基桩的受力情况较为不利，桩身内力和位移都将大于在同样水平外力作用下的低桩承台，在稳定性方面低桩承台也较高桩承台好。通常对下列情况，可考虑用桩基础方案：(1)软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物，不允许地基有过大沉降和不均匀沉降；8/29/20235(3)对桥梁、码头、烟囱、输电塔等结构，宜采用桩基以承受较大的水平力和上拔力时；(4)对精密或大型的设备基础，需要减小基础振幅、减弱基础振动对结构的影响时；(5)在地震区，以桩基作为地震区结构抗震措施或穿越可液化地基时；(6)水上基础，当施工水位较高或河床冲刷较大，采用浅基础施工困难或不能保证基础的安全时。(2)对于高重建筑物，如高层建筑、重型工业厂房和仓库、料仓等，地基承载力不能满足设计需要时；8/29/20236第二节桩的类型及施工工艺一、桩的分类桩按施工工艺可分为预制桩和灌注桩两大类。

预制桩系指借助于专用机械设备将预先制作好的具有一定形状、刚度与构造的桩杆打入、压入、或振入土中的桩型。主要有以下几种：

(一)预制桩的种类预制钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩钢桩8/29/202371.预制钢筋混凝土桩预制钢筋混凝土桩最常用的是实心方桩，该桩型质量可靠、制作方便、沉桩快捷，是近几十年以来我国应用最普遍的一种桩型。断面尺寸从200mm

200mm到600mm600mm；桩长在现场制作时可达25~30m，在工厂预制时一般不超过12m。分节制作的桩应保证桩头的质量，满足桩身承受轴力、弯矩和剪力的要求。

接桩的方法有：钢板角钢焊接、法兰盘螺栓和硫磺胶泥锚固等。前两种适用于各类土层，第三种硫磺胶泥适用于软土。当采用静压法沉桩时，常用空心方桩；在软土层中亦有采用三角形断面，以节省材料，增加侧面积和摩阻力。8/29/202382.预应力钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土桩系将预制混凝土桩的部分或全部主筋作为预应力张拉钢筋，采用先张法、后张法对桩身混凝土施加预压应力，提高桩的抗冲（锤）击能力与抗弯能力。预应力钢筋混凝土桩简称为预应力桩。预应力钢筋混凝土桩与普通钢筋混凝土桩比较，其强度重量比大，含钢率低，耐冲击，耐久性和抗腐蚀性能增高，以及穿透能力强，因此特别适合于用作超长桩（L>50m）和需要穿越夹砂层的情况，所以它们是高层建筑的理想桩型之一，但制作工艺要求较复杂。8/29/20239预应力桩按其制作工艺分为两类：一类是普遍立模浇制的，断面形状为含内圆孔的正方形，称为预应力空心方桩，或简称预应力空心桩；另一类是离心法旋制的，断面形状为圆环形的高强预应力管桩（PrestressedHighStrengthConcreteTube–shapedPiles），简称PHC桩。目前常用的预应力空心桩主要有两种规格：500×500mm和600×600mm。PHC桩主要有以下几种规格：外径

500mm、550mm、800mm、1000mm，壁厚90mm～130mm，桩段长4m至15m，钢板电焊或螺栓连接，混凝土强度达C60～C80。8/29/202310钢桩有两种：钢管桩和H形桩。

钢管桩系由钢板卷焊而成，常见直径有

406mm、609mm、914mm和1200mm几种，壁厚通常是按使用阶段应力设计的，约10mm左右。钢管桩具有强度高、抗冲击疲劳性能好、贯入能力强、抗弯曲的刚度大，单桩承载力高，便于割接、质量可靠、便于运输、沉桩速度快以及挤土影响小等优点；但它抗腐蚀性能较差，须做表面防腐蚀处理，且价格昂贵。因此，在我国一般只在必须穿越砂层或其它桩型无法施工和质量难以保证、或必须控制挤土影响、或工期紧迫等情况下及重要工程才选用。

3.钢桩8/29/202311H型众钢桩系一恋次轧坛制成离型，含与钢叉管桩作相比此，其拿挤土饿效应笋更弱印，割芦焊与表沉桩嚷更便屠捷、遇穿透啊性能凑更强钱。H型恒钢桩泼的不拐足之卸处是动侧向曾刚度架较弱莫，打探桩时午桩身蔑易向驳刚度而较弱辽的一无侧倾眯斜，迎甚至巨产生蛾施工辛弯曲侨。在惹这种套情况会下，摸采用续钢筋策混凝紫土或盐预应婚力混超凝土慈桩身类加H坏型钢造桩尖晚的组哨合桩督则是点一种念性能饱优越帖的桩洗型。实践胸证明旺这种圆组合蒸桩能梯顺利涌穿过蔽夹块闭石的咐土层膏，亦独能嵌筑入N荒63彻.5怀>5将0的国风化虚岩层声。6/永30倦/2板02洗312预制临桩的屈施工敲工艺锤包括愚制桩淋与沉补桩两顽部分际，沉饰桩工青艺又触随沉辟桩机丢械而提变，烦主要卵有三辜种：锤击未式、静压此式和振动塌式。锤击团法的施风工参茫数是屯不同透深度娘的累液计锤出击数贩和最锹后贯近入度桂；压桩利法的施考工参幸数是阿不同妖深度肢的压筒桩力钞。它溉们包楼含着教桩身抗穿过派土层裹的信锅息，东在相龟似场建地中扰积累州了一壳定施盘工经棍验后疏，可由根据舌这些辈施工酷参数搬预估远单桩荡承载西力的柔大小饺，桩胆尖是括否达混到了共持力慕层的爬位置株。如求果场映地内闸不同酷区域够之间箩施工蕉参数乡丰出现充明显签变化为，将颗预示割着地非基不矿均匀板；个虾别桩护施工网参数殊出现意明显胳变化脏时，怖可能娇是桩宾遇到王了障降碍物制或桩苦身已曲损坏很，因焰此设晃计确穗定的呜沉桩肢控制僚标准尚，有花时要富求设漠计标能高和拆锤击育贯入远度双符重控后制。4.督预承制桩误的施伪工工役艺6/寨30姿/2铸02鹅313灌注铁桩系指积在工隆程现胖场通皂过机赠械钻垒孔、校钢管植挤土百或人风力挖反掘等根手段起在地星基土诉中形切成的舅桩孔坝内放仍置钢孤筋笼伟、灌据注混桨凝土松而做葡成的饭桩。依照淹成孔盯方法痰不同城，灌孝注桩骄分为奥：沉管仅灌注堤桩、钻孔耻灌注堪桩和挖孔暗灌注息桩等几询大类政。（二家）灌晃注桩楼的种大类钻孔声灌注替桩(简饮称钻友孔桩穷)与命冲孔好灌注箭桩(木简称莫冲孔篇桩)琴是指寸在地汁面用惭机械暴方法勾取土恰成孔柴的灌茫注桩熊，其杨施工换顺序青如图她所示士。主要宏分三妄大步红：成吧孔、武沉放骡钢筋苗笼、狠导管妥法浇睬灌水苏下混赠凝土互成桩邮。1.拴钻（评冲）粱孔灌栏注桩6/初30繁/2狠02球3146/吹30亚/2最02陪315人工丝式挖孔泉灌注桩简弃称挖孔孔桩凭，是蜜先用杠人力踢挖土狮形成铜桩孔毁，在记向下珍掘进警的同浮时，重将孔亩壁衬农砌以鄙保证望施工类安全呆，清瓣理完拥孔底戏后，扰浇灌澡混凝粮土。水下植钻孔痰桩成币孔过药程中愧，通堂常采内用具体有一茄定重探度和赴粘度真的泥扯浆进抵行护叼壁，谈泥浆择不断饮循环劝，同贯时完薯成携啊土和馅运土考的任英务。仗两者挠区别叉仅在床于前失者以雨旋转哄钻机番成孔杯，后划者以女冲击造钻机该成孔犯。这种颗成孔拨工艺嘱可穿搏过任著何类诉型地妻层，暴桩长泽可达提10神0m火。施抹工过激程无衬挤土妻、无草（少杠）振臭动、患无（丑低）痰噪音棉，环知境影善响较叹小，活在城踩市建贤设中将获得覆了越职来越触广泛郊的运湾用。2．费人工素挖孔舞灌注晋桩6/灶30票/2通02波3166/毛30或/2鼓02拜317这种领方法弓可形座成大战尺寸希的桩存，满纱足了奶高层耕建筑圾对大浸直径题桩的斑迫切喝需求斑，适组合我查国劳权动力陡成本铺较低介的国灭情，供成本竟较低哑，对棋周围弄环境删也没衔有影俘响。佣因此火，很肾快在林全国秆推广团开来喇，成详为一析些地叛区高金层建抽筑桩单基础厕的一怜种常服用桩辞型。洋挖孔正桩因搬为直号径较蕉大，岗相应直的桩恳长较浩小，旁也称满作墩蹲。护炭壁可稳有多见种方胁式，未现在蒸多用唤混凝啊土现终浇，绍整体倡性和留防渗毛性更辉好。3．戏沉管掀灌注肢桩和择夯扩卸桩沉管懒灌注极桩又称倚套管逃成孔闪灌注婶桩，闯这类春灌注传桩是蜜采用歉振动董沉管快打桩盏机或丘锤击傅沉管你打桩缝机，扬将带酒有活巷瓣式浇桩尖届、或洁锥形森封口猛桩尖逢，或炕预制句钢筋占混凝构土桩恼尖的崭钢管伯沉入绸土中小，然荒后边架灌注食混凝斧土、胞边振狼动或假边锤其击、砖边拔挖出钢充管而贱形成廉灌注宝桩。网该方池法具险有施奏工方纠便、鼓快捷坟，造禾价低假的优佳点，权是国董内目卧前采申用得贼较为放广泛去的一巨种灌喉注桩由。6/甚30拣/2卵02柳318沉管难灌注丘桩是两最早喉出现币的现比场灌浆注桩涨，其陕施工鞋程序扮一般踪蝶包括愈四个堵步骤它：沉果管、委放笼列、灌验注、刘拔管校，如殿图所缘瑞示。塘沉管召灌注丙桩的擦优点辟是在范钢管无内无塑水环蛋境中错沉放钻钢筋毯笼混产凝土房诚，从棚而为声桩身敢混凝锦土的狐质量吗提供蚕了保头障。夯扩斜灌注假桩是在息锤击竿沉管椅灌注伯桩的览机械海设备持与施封工方洲法的轿基础幼上加阔以改燃进，煌增加缸一根家内夯扰管，毕按照西一定尸的施搜工工尼艺，畅采用样夯扩柿的方派式将聪桩端香现浇围混凝乞土扩爬大成酿大头巨形的警一种定桩型晃，通临过扩茶大桩接端截泽面积鸡和挤旧密地永基土足，使炭桩端侮土的兽承载释力有缴较大唱幅度匙的提艘高：纠同时躁桩身交混凝饺土在毕柴油阴锤和蛛内夯瘦管的匙压力缩慧作用寻下成炸型，抓避免阴了“遗缩颈螺”现哪象，催使桩设身质婚量得荣以保袋证。6/随30调/2桌02湿3196/错30录/2哥02正320预制谨桩、谨沉管淋灌注泰桩在陷锤击摄或振洽动法第下沉剑时，美施工兄噪音区大，令污染果环境听，不浴宜在琴居住序区周扭围使事用。预制屡桩用捆静压倍法施岸工可刚消除饼噪音熔污染预，是顽城区袍预制行桩的山主要面施工扬方法稿。钻孔弓桩的号施工渗过程当振动喷、噪谨音小骄，是逆城区吹建筑姥的常肝用桩俭型。2．区挤土昼效应钻孔税灌注宏桩、仔挖孔疑灌注属桩为非挤搏土桩，对况邻近瞎建筑兄物及饥地下搭管线必危害造很小磨。端部混开口按或半呈闭口谁管桩拢为部分择挤土羞桩，但崖端部卖“土条塞”退的承素载力朋较封袜闭式君桩小见。“土典塞”豆效应二、末各类融桩的盼主要座特点软及比溉较1．蔽振动责、噪府声6/呼30泰/2府02部321预制考钢筋闪混凝泄土桩翅、沉糖管灌矮注桩捏（无精论打扛入、博压入稼或振纠入）板均属仓于挤土播桩。挤土鹊桩的腿危害喉：在折饱和终软土绍中进锄行密会集桩旦群施耐工将皆使土眯中超浊静水订孔隙温水压走力剧锋增(容例如服达上涌覆土亚重的萌1.绕4倍续，甚尊至更垮高)隆、地唇表隆就起(改例如籍桩区个内5短0m，隆宽起总郑体积棚约为矿桩入涝土体旬积的雀40瘦％)只、浅活层土腹体水外平位智移(鼓影响丑范围铜达1姥倍桩匹长以寒上)购、深愉层土钉体位萍移、迹先打顾设的值桩被架抬起拾和挤贯偏及转至弯禽曲和旷断裂座。这啊将造胖成各豪种危秃害，仅包括雨原有俊建筑将物下炎沉或梦局部敲抬起顽以致践结构咏损坏亦，邻肥近路液面开担裂以秤及地瓦下管唯线位记移或油破坏晚。控制吨沉桩慈挤土尝效应抢是市命区选荡用预殊制桩染的前晓提，津控制瓦和减查轻沉宁桩挤诵土影紫响的盲方法声：设沟置防疯振沟巧、挤释土井针、预冷钻孔谈、排卖水砂剃井、烘控制方沉桩丘速度帐以及盒调整炭打桩赌流水括等。6/零30肢/2谦02摇322受设懒备能游力的嫂限制点，单疼节预屑制桩欢的长赢度不惜能过定长，屯一般蹲在3谦0m煌以内期，更莲长时尾需接燃桩。担预制议钢筋委混凝域土桩骆不易愿穿透匀较厚割的坚左硬地爆层，兰沉桩条困难烦时需工采用谣射水材辅助害振动渣沉桩酷法。今由于管节长容规格贤无法啊临时耀变更哨，沉掉桩无戚法达破到设蛮计标摘高时拘，就译不得谋不截迷桩。慎因此固除钢张桩、言嵌岩僚桩外诞，受景沉桩蚊能力形的限舅制，虹预制搭混凝匹土桩回、沉透管灌步注桩赛桩径宽、桩利长不斗可太浮大，谎单桩堪极限教承载墨力一来般不虏超过吩60里00由kN葡。钻孔威灌注迈桩直此径可乖大至甘1～欧2m遥，桩哥长可拴达1吸00仰m，峡可适歪用于牛各种撒地层帝，桩扫端不庭仅可宜进入招微风针化基率岩而牢且可文扩底孙，挖社孔灌忌注桩籍直径乞更可笑扩大巷至2间～3岂m，赚因此握单桩载的总荐承载航能力转大，驻单桩股极限樱承载包力可附达1牙50倦00赌kN时以上随。3.冶沉桩培能力想与承电载力6/浮30崇/2介02桌323预制窝桩的忍配筋设往往忍是由忧搬运虾起吊复和锤揭击时领的施蛇工工抬况来判控制接的，助远远辣超过圈正常蚂工作阵荷载纺对强以度的滥要求辉，因颠此桩睁身混朝凝土耳标号额高、跨含筋丽率高辉，主诞筋要字求通阻长配守置，哨用钢臭量大庆。灌注器桩的沸优点顶是省羞去了可预制排桩的姥制作怀、运基输、陡吊装话和打忌入等民工序期，桩妇不承用受这缝些过每程中孩的弯踩折和烛锤击鸽应力凝，从峡而节仍省了溜钢材蔽和造胁价。渔仅承羡受轴凝向压们力时达，按匙工作骄荷载差要求额通常重只在缝上部筋配筋生，混五凝土强不用摄接头阵，节妈约了护钢的策用量厘，也复不需婆使用完高标阁号混宝凝土彻，一吧般情驶况下游，比恩预制企桩经越济。4.愈施谣工应隶力与锈配筋碍量6/域30许/2找02闹324预制岔桩―会―接颜头常最形成泄桩身夜的薄虎弱环妖节，肠沉桩橡的挤验土效挣应可拢使先坊打入叉的桩短被抬歉起，皇如果寨接桩泥不牢验固，校可使附上下柏两节取桩脱柳开。沉管符灌注禾桩―据―挤旨土效秋应可充能使迅混凝滔土尚构未结叫硬的洁邻桩送被剪总断，承对策锤是采身取“颈跳打涂”顺责序施粉工，垫待混少凝土楚强度建足够雹时再立在它举的近牌旁施席打相傍邻桩